近日，北京大学材料科学与工程学院庞全全团队设计合成了系列具有高离子电导率的玻璃相硫化物电解质材料，基于该材料所研制的全固态锂硫电池，实现了快速固固反应速率和高循环稳定性。相关成果发表于《自然》。
随着对高能量密度、长寿命电池的需求不断增加，全固态电池由于具有较高的安全性和比能量，在电动交通等应用中具有很强的竞争力。基于硫正极和锂负极的全固态锂硫电池具有高比能量，且其适中的电位不会导致固态电解质过度副反应，充电时不会释氧，因此具有更高的本征安全性。然而，全固态锂硫电池中的固固硫转换反应，只能在固态电解质、活性材料和碳之间的三相边界发生，因此反应动力学缓慢，导致电池的速率性能和循环寿命较差。
为解决这一问题，研究团队设计合成了系列新型玻璃相硫化物LBPSI电解质材料，该类电解质用于锂硫电池中，不仅作为硫正极内部的超离子导体，而且本身含有氧化还原反应速度超快的碘，对硫的固固转化反应起到氧化还原介导的作用，显著增加了活性位点的密度，实现快速固固硫反应动力学。
团队利用飞行时间二次离子质谱研究了电池中碘的氧化还原现象，证明了可逆的碘氧化还原行为。基于这种氧化还原介导策略，全固态锂硫电池表现出超快的充电能力。该研究成果对于全固态锂硫电池的技术发展具有重要的理论指导意义。